在車身焊裝生產線中，白車身的生產節拍為 40 臺 /h ，因此從下車體線到總拼線的輸送系統，采用多臺自行小車環形運轉的方式。小車的運行軌跡為環形，它們與主控 PLC 之間的信息交換，無法用電纜直接連接實現，傳統的方式為采用滑觸線的控制方式，一般使用 8 極或 10 極滑觸線。對滑觸線進行

分段，通過空中自行小車集電器上的電刷采集 / 傳輸信號，從而實現空中自行小車和主控 PLC 之間的信息交換。五菱之光車身焊裝線以及五菱榮光焊裝生產線的環線空中自行小車輸送系統，均為采用此種信息交換方式，均存在著數據交換信息量受限、可靠性低和電氣安裝復雜等弊端。

為了避免這種信息交換方式的弊端，我們通過大量的調研和分析，將無線以太網通訊技術應用于空中自行小車信息交換方式中，從很大程度上彌補了傳統方式的缺陷。該項技術**在本公司五菱鴻途車身焊裝線環線空中自行小車輸送控制系統上應用，也是國內**應用于汽車焊裝車間。通過兩年來的生產驗證，證明了該系統具有可靠性高、故障率低、維修簡單的優點。

本文以五菱鴻途車身焊裝生產線環線空中自行小車輸送控制系統為例，重點探了討傳統滑觸線和無線以太網通訊的兩種不同的信息交換方式，使環線空中自行小車信息交換技術得到了更新。

1 傳統的滑觸線信息交換方式

傳統的方式是對滑觸線進行分段，在滑觸線的分段內，通過集電器上的電刷采集 / 傳輸信號，這些信號通過中間繼電器和主控 PLC 連接，從而實現空中自行小車和主控 PLC 之間的信息交換。這種傳統信息交換方式存在以下弊端。

1.1 信息交換量受限

在實際應用中，一般使用 8 極或 10 極滑觸線，滿足自行小車和主控 PLC 之間信息交換(如圖 1)。滑觸線采用進口的瓦勒(VahLe)或者穩福樂(Wampfer)品牌，質量可靠、性能優越，但相比國產成本較高。10 級(8 級)滑觸線中，電源占用 4 級，信息交換占用 6 級(4 級)。按照每個工位工藝動作的要求，對滑觸線進行分段(如圖 2)。工位的工藝動作要求的越多，數據交換的信息就越多，滑觸線分段就越多。

從圖 3 中自行小車采集信號原理圖不難看出，10 級的滑觸線分段之后，*多只能滿足 19 個信號和主控 PLC 信息交換，且僅可滿足自行小車基本的工藝動作的控制，大量的報警信息則無法傳送到主控 PLC，無法更好地顯示各自行小車的狀態。若需新增工藝動作，控制工藝動作的信號無法增加，從而使環線自行小車和主控 PLC 的信息交換量受到限制。

1.2 系統可靠性低

（1）環形空中自行小車通過集電器上的碳刷，在滑觸線上采集 / 傳輸控制信號。自行小車抓取工件升降的過程中會產生抖動，碳刷隨之也會發生抖動，會造成信號丟失，使系統的可靠性降低；

（2）長期運行后，碳刷和滑觸線磨損，導致碳刷破裂、接觸**，也會控制信號丟失，使系統的可靠性降低；

（3）長期運行后，碳刷長期和滑觸線摩擦，很多的碳粉會滯留在滑觸線分段處或者滑觸線上，會造成信號的誤傳輸，使系統的可靠性降低。

（4）由于小車工藝動作較多，控制每個工藝動作的信號都需要電纜接入主控 PLC，通過碳刷和中間繼電器進行轉接，必然造成整個控制系統的故障點增多，使系統的可靠性降低。

1.3 電氣安裝復雜

空中自行小車的鋁型軌道，大多在空中(離地 5m 左右)，滑觸線布置在鋁型軌道上，滑觸線上的信號通過電纜接入 PLC進行數據交換。由于主控 PLC 大多放在地面，空中自行小車工藝動作較多，控制每個工藝動作的信號較多，則需要的電纜較多，敷設電纜和橋架等安裝工作比較復雜。

2 無線以太網的信息交換方式

為了克服傳統滑觸線信息交換的缺點，通過大量的調研和分析，我們把無線以太網通訊技術應用于空中自行小車信息交換中，替代了傳統的交換方式，通過無線以太網模塊的發射 / 接收信號，和主控 PLC 進行信息交換。僅需要 4 級滑觸線供自行小車電源使用，取消用于信息交換的 6 級(4 級)滑觸線，減少了滑觸線的使用數量，從很大程度上彌補了傳統信息交換方式的缺陷。

2.1 信息交換無限量

通過無線以太網通訊模塊的發射 / 接收數據包進行信息交換，系統可以任意的增加所需要的控制信號，信息交換量不再受到限制，大量的故障報警信息可以傳送給主控 PLC，從而實現了主控 PLC 對空中自行小車的實時監控，使系統可以實現比傳統滑觸線方式環線小車更多的功能。

2.2 系統的可靠性高

無線以太網信息交換方式，取消了 6 級用于信號控制的滑觸線，僅留 4 級為空中自行小車提供電源(如圖 4)。滑觸線和碳刷的減少，避免了自行小車抓取工件上下抖動和碳刷接觸**造成信號的丟失；避免了碳刷長期與滑觸線摩擦，碳粉滯留在滑觸線分段處或者滑觸線上，造成信號的誤傳輸；空中自行小車和主控 PLC 通過無線以太網通訊模塊進行交換，無需通過滑觸線和繼電器經由電纜和主控 PLC 交換(如圖 5)，使系統的故障點大大較少，從而提高了系統的可靠性。

2.3 電氣安裝簡單

由于減少了用于信號交換的 6 極滑觸線，也就減少了大量的控制電纜的安裝(如圖 6)。空中只需要 1 根網線連接無線以太網模塊和主控 PLC，數據信息交換通過安裝在自行小車上的無線以太網發射 / 接收模塊，和安裝在環線自行小車的鋁型軌道的無線以太網接收 / 發射模塊進行交換；同時，也減少了自行小車隨車電控柜和主控柜大量的中間繼電器和 I/O 模塊的使用，使安裝、接線和維修簡單化。

2.4 維護方便

采用無線以太網通訊技術為信息交換方式的環線空中自行小車控制系統，控制信號的電纜幾乎比傳統滑觸線信息交換方式減少了 90%，故障點大大減少，使系統的硬件連接更加簡單。系統信息交換出現故障，只需要重新配置安裝在自行小車和環線鋁型軌道的無線通訊以太網模塊的 IP 地址即可，節約了故障查找的時間，使系統維護更加方便。

3 無線以太網信息交換方式實際應用介紹

基于無線以太網信息交換方式表現的優越性，**在五菱鴻途車身焊裝生產線中的環線空中自行小車輸送控制系統上進行了大膽嘗試，現對實際應用作如下介紹。

3.1 無線以太網通訊模塊 Radio LinxProSoft 公司的無線通訊模塊 Radio Linx，是市場上*優良的 工 業 無 線 Modem， 提 供 以 太 網 和 串 口（RS232、RS422、RS485） 應用解決方案。包括無線以太網通訊模塊(RadioLinxEthernet Switch RLX-FHE)、無線串口通訊模塊(RadioLinx Serialmodem RLX-FHS) 和無線以太網 / 串口通訊組合模塊(RadioLinx Ethernet Switch/Serial protocol encapsulated RLX-FHES)

在五菱鴻途車身焊裝線環線空中自行小車控制系統采用的無線以太網通訊模塊(RadioLinx Ethernet Switch) RLX-FHE，具有以下特點：

（1）無線交換機 - 獨立于協議；

（2）單體數據轉發器、中繼器、遠程端；

（3）對等通訊及診斷；

（4）擁有自己的 IP 地址 ；

（5）25km range at 250 kbits/s；

（6）安全性 - 硬件加密；

（7）傳輸數據的頻率為 2.4GHz。

3.2 基于無線通訊模塊方案介紹

采用 Prosoft 公司的無線通訊模塊 RadioLinx，取代傳統滑觸線信息交換方式，使空中自行小車 PLC(MicroLogix)和主控PLC(ControlLogix) 通過無線以太網進行數據信息交換。

在整個方案中，共使用 5 個無線以太網通訊模塊RLX-FHE(A、B、C、D、E)，其中 1 個模塊 A(圖 8)和主控 PLC 通過網線相連，其余 4 個模塊 B、C、D、E 分別安裝在 4 臺自行小車上，和自行小車的 PLC 相連(圖 9)。模塊 A、B、C、D、E 之間構成一個小型的局域網，通過無線以太網實現相互之間的數據

交換。

模塊 A 通過無線以太網把模塊 B、C、D、E 的相關信息進行采集，和它相連的主控 PLC 對所采集的數據進行處理，然后把經過主控 PLC 處理的信息，通過無線以太網發射給模塊 B、C、D、E；每臺自行小車的 PLC 對數據進行處理，傳送給相應的執行機構(如電機)；同時，每臺自行小車的 PLC 也會對執行機構上相關傳感器的信號進行處理，以數據包的形式通過安裝在小車上的 RLX-FHE 模塊 B(C、D、E)通過無線以太網發送給模塊 A；模塊 A 把接收到模塊 B、C、D、E 的相關信息，傳送給主控 PLC，使每臺自行小車執行相關的工藝動作。無線以太網通訊原理如圖 10 所示。

通過 5 個無線通訊模塊 RLX-FHE，把自行小車的 PLC 和主控 PLC 通過無線以太網的形式連接在一起，使主控 PLC 能夠準確判斷每臺自行小車的狀態，并給每臺小車傳輸相應的數據，使小車執行下一步的工藝動作。

3.3 經濟效益

對一個控制系統來說，穩定可靠至關重要。而評判一個系統的穩定性，*重要的指標就是系統的故障率。故障率越高，系統的穩定性就越差；故障率越低，系統的穩定性就越高。對由控制系統構成的生產線來說，系統穩定性越高，生產線的停線率越低，產生的經濟效益越好；系統穩定性越低，生產線停

線率越高，產生的經濟效益越差。

采用滑觸線信息交換方式的控制系統，故障主要集中在碳刷、滑觸線和繼電器等方面。通過對滑觸線和無線以太網通訊兩種方式的故障率比較發現(如表 1)，采用無線以太網通訊信息交換方式的控制系統，明顯優于滑觸線信息交換方式，碳刷、滑觸線的故障率大大降低，繼電器故障率為零。故障率的大大降低，生產線的停線率就會隨之降低，從而提高了生產效率，經濟效益也就隨之提高。

以五菱鴻途生產線為例，如果每天每班停線減少 1min，一個月的停線時間就會減少 90min。生產線每個月就能多生產出30 臺五菱鴻圖。每臺五菱鴻圖平均價值為 5 萬元，那么無形中一個月就多增加 150 萬元的產值，一年就會增加 1800 萬元的產值。

4 結束語

環線空中自行小車輸送控制系統，采用無線以太網信息交換方式，代替滑觸線信息交換的方式，在很大程度上提高控制系統的靈活性，數據交換無限量，使控制信號增加不再受限；同時，滑觸線、碳刷的減少，使得系統穩定性提高，故障點減少，生產線的停線率降低；電氣安裝相對簡單，控制電纜、信

號電纜大量減少，使得整個系統維護相對簡單，進而產生良好的經濟效益，值得推廣應用。